EP2885191B1 - Verfahren zur verteilung einer leistung über eine vielzahl von verbrauchereinheiten eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur verteilung einer leistung über eine vielzahl von verbrauchereinheiten eines schienenfahrzeugs Download PDF

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EP2885191B1
EP2885191B1 EP13771474.7A EP13771474A EP2885191B1 EP 2885191 B1 EP2885191 B1 EP 2885191B1 EP 13771474 A EP13771474 A EP 13771474A EP 2885191 B1 EP2885191 B1 EP 2885191B1
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EP
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power
priority
section
sections
rail vehicle
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Gerhard STEINHAUER
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    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Definitions

  • the invention relates to a method for distributing an electrical power over a plurality of load units of a rail vehicle.
  • an electrical power is distributed via a power supply line routed along the vehicle - also called "train busbar" in the specialist language - to which electrical consumers are connected.
  • This power supply line is fed by a plurality of power supply devices with electric power.
  • the power supply devices receive the electrical energy from a power source formed by a railway power line or a generator of the rail vehicle, and conventionally serve to derive electrical power from this available energy by generating an electrical signal having characteristics adapted to power requirements.
  • the power supply devices are formed by converters.
  • the required consumer power may exceed the available utility.
  • a control of the consumer is necessary so that the feed points to which the power supply line is connected to the other power supply devices are not overloaded.
  • the power distribution process is based on an advantageous mapping of the entire arrangement of the consumer units in the rail vehicle.
  • the adjustment effort for the power distribution process can be advantageously limited to the adaptation of this figure, while other changes of process steps that emanate from this figure can be largely avoided.
  • a simple mapping in matrix form can be provided.
  • a configuration change of the rail vehicle in particular with regard to the number of sections and the number of consumer units of different types, is advantageously mapped by an extension or division of the matrix, wherein the configuration change may be based on an operational change or a disturbance-related change.
  • the consumer units are in particular connected to a vehicle-wide laid power supply line, also called "train busbar", into which the at least one power supply unit feeds power.
  • train busbar a vehicle-wide laid power supply line
  • a “consumer unit” is intended in particular to be an electrical consumer or a set of electrical consumers be understood, which are formed in terms of their function substantially identical to each other.
  • the "issuing" of a service should be understood in particular to mean that the respective consumer unit is assigned a performance parameter.
  • This performance parameter may be a performance or characteristic that dictates performance.
  • a performance characteristic may be assigned under the form of an electric current.
  • the power given in a grant process may be equal to or less than the power demand, which is preferably reported by the consumer unit.
  • the power output may correspond to a zero power corresponding to a shutdown command for a powered consumer unit and a start inhibit for a consumer unit not yet in operation.
  • the power delivered depends on the particular distribution priority and available power. In particular, this takes into account the total power that can be provided by the at least one power supply unit and the sum of the services provided in previous grant operations. In contrast to conventional power distribution methods in which power adjustment is based on predetermined application scenarios, the proposed method limits consumer units only if the total power requirement of the simultaneously operated consumer units exceeds the total power supply.
  • the priority pass is preferably performed several times during operation of the consumer units. This allows regular adjustment of the power distribution to a variable power requirement. If consumer units do not always have a power requirement or the power requirement of a consumer unit is not constant, can with a multiple, especially regular Execution of the Priority Run a vacated power quickly and efficiently redistributed.
  • the determination of the power to be granted depends on a parameter for a transitional power at at least one section transition. It can thereby be considered advantageous in the power distribution, the load capacity of the train busbar.
  • a saving in the design of the train busbar can be achieved, since the maximum load of the train busbar can be advantageously controlled with the local issuing to the consumer units.
  • the cases of separation of the train bus bar e.g. by triggering fuses, as far as possible, whereby the availability of the rail vehicle can be increased.
  • the characteristic can be determined on the basis of the services provided and / or it can be determined by means of sensors, such as e.g. Current sensors are detected.
  • the subdivision of the rail vehicle in different sections can be done in different ways, whereby the sections can be limited by logical or physical separations. If the rail vehicle has several carriages, one section may be formed by one carriage part, one set of several carriage parts, several carriages, etc. An advantageous illustration with regard to the composition of the rail vehicle, however, can be achieved if the sections each correspond to a different car.
  • successive section passes are executed with decreasing distribution priority.
  • the power requirements of consumer units of higher distribution priorities can be taken into account simply and systematically.
  • a zero power is allocated, in particular, to consumer units with a low distribution priority, if due to previous power distributions There is too little or no power available to consumer units with higher distribution priorities.
  • a priority pass different pairs of values of the priority characteristic and the section characteristic are scanned, and preferably a grant operation is performed for each of these pairs.
  • a distribution mode at the priority pass, the divisional operations of the section passes for the section characteristic values which are assigned to the group of sections are executed. As a result, a power distribution for all sections of the rail vehicle take place.
  • This mode is particularly suitable for normal operation of the rail vehicle with a faultless power supply and an uninterrupted power transfer at the section transitions.
  • the section passes are preferably performed for the values of the priority parameter assigned to the group of distribution priorities, whereby a systematic scanning of all pairs of the priority parameter and the section parameter and a granting process for all the consumer units.
  • the rail vehicle is divided into at least two subgroups of coupled sections, and a priority pass is performed for at least one of the subgroups.
  • a priority pass is performed for at least one of the subgroups.
  • the subdivision of the rail vehicle may be based on a physical or a logical separation.
  • a release agent prevents power transmission between the subgroups, with a different one Power supply unit is provided for each of the subgroups and a priority pass is performed for each subgroup.
  • the rail vehicle can be separated in terms of power supply in two self-sufficient supply areas, which are each supplied at least by a different power supply unit.
  • the separating means may in particular be designed as a switching element, which is arranged on a section transition.
  • a priority pass advantageously takes place for the values of the section characteristic which correspond to the sections of the subgroup of sections in which the greatest power is obtained. It can be done in this subgroup a passage of the consumer units starting with the lowest distribution priorities, in which the consumer units in particular a zero power is granted. After each grant operation or power withdrawal, at least the parameter for the transition performance at the section transition is preferably at which the condition has occurred is detected, wherein the priority pass is expediently stopped when the transient power is reduced below the critical value.
  • the proposed method is particularly suitable for a rail vehicle in which the group of sections is supplied by a plurality of power supply units. In the event of a power supply unit failure or a reduction in the power provided by it, increased power transfers may occur at section transitions. By the proposed method, a permanent, local overloading of the train busbar at a section transition can be advantageously avoided.
  • the invention further relates to a rail vehicle having a group of sections, with at least one power supply unit, which is provided to supply the group, wherein the sections are connected in pairs by a section transition, via which a power transmission can be produced, with consumer units, each one of the Sections are assigned, and with a control unit, which is connected to the power supply unit and the consumer units and is provided for carrying out the method according to one of the embodiments described above.
  • FIG. 1 shows a rail vehicle 10 in a schematic side view. This has a multiplicity of cars coupled to one another.
  • the rail vehicle 10 is formed in the considered embodiment as a train for the transport of passengers, in which drive elements are arranged in at least one of the car.
  • the rail vehicle 10 may be configured as a loco-tensioned train.
  • Each car is referred to as section 12.1 to 12.7 of the rail vehicle 10, with a section 12 formed by a carriage. Further subdivisions of the rail vehicle 10 are conceivable in a group of sections 12 in which a section is formed by a plurality of carriages, by a carriage half or a pair of carriage halves of different carriages.
  • the rail vehicle 10 has an electrical equipment with a plurality of electrical load units 14.1 to 14.8, which are distributed in the rail vehicle 10.
  • the consumer units 14 are for the sake of clarity in the lower part of FIG. 1 below the respective section 12 in which they are arranged.
  • the consumer units 14.1, 14.2, etc. differ in particular by their function or by their type from each other.
  • the rail vehicle 10 is provided with power supply units 16, which are also distributed in the rail vehicle 10.
  • the power supply units 16 are each in a different section in the considered embodiment 12 or carriage arranged.
  • the at least one power supply unit 16 necessary for the supply of the rail vehicle 10 can be arranged in the locomotive.
  • the consumer units 14 are so-called auxiliary operations of the rail vehicle 10, which are chosen in particular in the following group of electrical consumers: air compressor (14.3), battery charger (14.4), air conditioning in a heating, ventilation or cooling mode (14.7, 14.5 or 14.8), transformer and / or converter fan with low or high level (14.2 or 14.6) or transformer and / or power converter fan pump (14.1).
  • the power supply units 16 are designed, in particular, as auxiliary power converters which generate a three-phase current which is distributed via a train busbar 18 over the entire rail vehicle 10, as in the middle part of FIG FIG. 1 shown schematically.
  • a vehicle-wide power supply line is provided with the train bus bar 18 in that the sections 12 are connected in pairs by a section transition 20, via which a power transmission between two adjacent sections 12 can be produced.
  • the power transmission between two coupled sections 12 can be interrupted by a separating means 22, for example in the form of a contactor.
  • the power supply units 16 are connected at different power supply points 19, which are arranged distributed in the rail vehicle 10 or along the train busbar 18, for feeding an electrical power in the train busbar 18 thereto.
  • a parameter for the power fed into the train busbar 18 from the power supply units 16 is a feed-in current I E at the feed-in points 19.
  • another characteristic variable I Ü is for a transient power between the sections 12 at the section transitions 20 is transmitted.
  • the parameter I Ü corresponds to a transient current.
  • a parameter I A for the power consumed by the consumer units 14 of a particular section 12 is shown. This characteristic I A also corresponds to an electric current.
  • Each consumer unit 14 may be identified by various attributes.
  • a first attribute for a consumer unit 14 is formed by the assignment, in particular the affiliation of this consumer unit 14 to a section 12.
  • a second attribute is defined, which depends on the priority with which power is to be assigned to the consumers of the respective type and which corresponds to a distribution priority.
  • a set of distribution priorities according to the different types of consumers is defined, with the consumer units 14 each being assigned a distribution priority.
  • each consumer unit 14 can be assigned a pair of characteristics with respect to these attributes, whereby a matrix representation of the arrangement of consumer units 14 is possible.
  • FIG. 2 This narrative representation is in FIG. 2 shown.
  • the consumer units 14 of the rail vehicle 10 are assigned - as part of a section 12 - by means of a section parameter A - and assigned by means of a priority parameter P - assigned as a specific distribution priority.
  • this matrix one row corresponds to a value of the priority parameter P, and one column corresponds to a value of the segment parameter A.
  • a matrix element therefore corresponds to a particular consumer unit 14 or is an empty element.
  • the values of the priority parameter P are numbers, the distribution priority decreasing with increasing values of the priority parameter P.
  • the value "1" therefore corresponds to the largest distribution priority and - for a group of distribution priorities with n Priority classes - the value "n" corresponds to the lowest priority.
  • the values of the section characteristic A are numbers corresponding respectively to the position of the section 12 in the rail vehicle 10.
  • the respective status of the separating means 22 at the section transitions 20 is shown schematically.
  • all separating means 22 are in a conductive position, so that the train busbar 18 is not interrupted throughout the vehicle.
  • a power available for the entire group of sections 12 is determined.
  • this power may correspond to the sum of the powers available by the power supply units 16.
  • the power distribution corresponds to a sequence of grant operations, each related to a different consumer unit 14.
  • divestment processes are carried out for different pairs of the section characteristic A and priority characteristic P or for different matrix elements.
  • the grant processes at least one service is determined in each case which is to be granted to the respective consumer unit 14 on the basis of a power demand reported by the consumer unit 14, an available power and the assigned distribution priority.
  • the available service which is the basis for a grant process, may be the total benefit from which the sum of the benefits granted in previous grant transactions is deducted.
  • the performance still available for subsequent grant operations is updated.
  • the determined in the grant process Depending on the factors mentioned above, the power to be given to the respective consumer unit 14 may correspond to the power requirement reported by the consumer unit 14 or to a smaller power, such as in particular a zero power.
  • the consumer units 14 are treated starting with the highest distribution priority.
  • a line pass in which - for a given value of the priority parameter P - the columns of the matrix are traversed corresponds to a section pass in which - for this given value of the priority parameter P - a grant operation successively for all values of the section characteristic A, the sections 12 the group of sections 12 is executed. If, for a given pair of the section characteristic A and the priority parameter P, there is no consumer unit 14 with these attributes, the granting process corresponds only to the granting of a zero power or mere incrementation of the section characteristic A and possibly the priority parameter P.
  • the priority pass can be interrupted if further service distributions are not possible due to the remaining available power.
  • the priority pass is for a subset of distribution priorities.
  • the priority flow is continued, even if the available power does not permit any further granting of a positive performance in grant operations.
  • This case may occur, for example, when one or more consumer units 14 have a high distribution priority indicate a high power requirement, such power is given to these consumer units 14, and the power available after these power distributions is insufficient to continue providing positive power to consumer units 14 having lower distribution priorities.
  • these consumer units 14 with lower distribution priorities are given a "zero power", which corresponds to a switch-off command or, for consumer units 14 already in operation, a switch-lock for already-operated consumer units 14.
  • a switching enable or a positive power can be issued in repeated priority runs depending on the respective startup power requirement and on an available power of only one consumer unit 14 with high startup power. If a plurality of consumer units 14 with the same distribution priority report a startup power requirement, in each case one power unit 14 with a high startup power is issued a power-on enable for each priority operation.
  • the total available power can advantageously be redistributed advantageously via the consumer units 14 according to their respective distribution priority.
  • a grant process for a consumer unit 14 is performed as described above based on a power demand reported by the consumer unit 14, a power available for the grant, and the distribution priority.
  • the determination of the power to be issued on the basis of the parameter I Ü for a transitional power at at least one section transition 20 take place (see also FIG. 1 ).
  • the arrangement of the feed points 19 of the power supply units 16 and the From this power provided can at the section transitions 20, at which the respective separating means 22 allows a power transmission between adjacent sections 12, the characteristic I Ü be determined for this transient performance.
  • a maximum, not to be exceeded transition performance at the section transitions 20 represents a further boundary condition. Due to the power distribution to a consumer unit 14 no section transition 20 may be overloaded.
  • the parameters I Ü are updated in particular after completion of each grant process.
  • all the release means 22 are in a conductive position, whereby the train busbar 18 is not interrupted vehicle-wide.
  • a grant operation is performed on the values of the section characteristic A associated with the entire set of sections 12.1 through 12.7. Since a section pass is made for the values of the priority parameter P associated with the entire set of distribution priorities, a grant operation is performed in the priority pass for each consumer unit 14 of the matrix shown.
  • FIG. 3 shows the rail vehicle 10 FIG. 1 In the event of a failure of one of the power supply units 16, in particular of the power supply unit 16 arranged in section 12.2.
  • the failure results in exceeding the maximum permissible transition power at at least one of the section transitions 20.
  • I.sub.U 100 A. arises at section transition 20 between sections 12.4 and 12.5.
  • the detection of exceeding the maximum permissible transition power triggers the following steps.
  • the rail vehicle 10 is in this case virtually divided into two subgroups 24.A and 24B of sections 12.1 to 12.4 on the one hand and 12.5 to 12.7 on the other hand, wherein the subgroups 24.A and 24.B are arranged on both sides of the section transition 20 with transient exceeded.
  • FIG. 4 shown which of the medical representation FIG. 2 equivalent.
  • FIG. 5 shows another use case in which a subdivision of the group of sections 12.1 to 12.7 physically takes place.
  • This subdivision is carried out by a separating means 22, which interrupts the train busbar 18 at one point, whereby a split train busbar 18 is formed.
  • the train bus bar 18 is interrupted at the section transition 20 between the sections 12.4 and 12.5, whereby two separate subgroups 25.A and 25.B of sections 12.1 to 12.4 and 12.5 to 12.7 are formed.
  • the physical separation should take place in such a way that power can be supplied by at least one power supply unit 16 for each subgroup 25.A and 25B.
  • each subgroup 25.A, 25B is operated as explained for the whole group of sections 12.1 to 12.7 above.
  • Each subgroup is considered as a self-contained unit in terms of power supply, in which priority runs are performed, respectively.
  • the section passes occur only for the values of the section characteristic A associated with the respective subgroup.
  • the rail vehicle 10 has, in at least one of the sections 12 or one of the carriages, a control unit 26 which is in operative connection with the power supply units 16 and the consumer units 14 and for execution the distribution of the electric power is provided according to the method described above.
  • sensor units can be arranged at the section transitions, which serve to detect the parameter I Ü . If this parameter is taken into account during the distribution processes, the control unit 26 is also in operative connection with the sensor units.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung einer elektrischen Leistung über eine Vielzahl von Verbrauchereinheiten eines Schienenfahrzeugs.
  • In bekannten Schienenfahrzeugen wird eine elektrische Leistung über eine entlang des Fahrzeugs verlegte Leistungsversorgungsleitung - in der fachmännischen Sprache auch "Zugsammelschiene" genannt - verteilt, an welche elektrische Verbraucher angeschlossen sind. Diese Leistungsversorgungsleitung wird durch mehrere Leistungsversorgungseinrichtungen mit elektrischer Leistung gespeist. Die Leistungsversorgungseinrichtungen beziehen die elektrische Energie von einer Energiequelle, die von einer Bahnnetzleitung oder einem Generator des Schienenfahrzeugs gebildet ist, und dienen herkömmlicherweise dazu, aus dieser verfügbaren Energie eine elektrische Leistung durch Erzeugung eines elektrischen Signals mit an den Leistungsbedarf angepassten Eigenschaften. Üblicherweise sind die Leistungsversorgungseinrichtungen von Umrichtern gebildet.
  • Bei einem Ausfall einer Leistungsversorgungseinrichtung kann die benötigte Verbraucherleistung die verfügbare Versorgungsleistung übersteigen. Hierbei ist eine Steuerung der Verbraucher notwendig, damit die Einspeisestellen, an welchen die Leistungsversorgungsleitung an die übrigen Leistungsversorgungseinrichtungen angeschlossen ist, nicht überlastet werden.
  • Für eine feste Konfiguration, d.h. eine feste Zusammenstellung eines Schienenfahrzeugs und eine feste Anzahl von Verbrauchern, sind bereits Ausfallszenarien vorgeschlagen worden, in welchen - entsprechend der momentan verfügbaren Leistung - bestimmte Verbraucher abgeschaltet werden, damit der Leistungsbedarf die Leistungsversorgungsleitung nicht überlastet.
  • Diese Steuerung hängt von der jeweiligen Konfiguration und von den möglichen Ausfallszenarien ab, wodurch ein entsprechender Anpassungsaufwand bei einer Konfigurationsänderung entsteht. Dieser Aufwand ist insbesondere mit folgenden Konfigurationsänderungen verbunden: Geänderte Anzahl von Wagen, Änderung des Wagentyps, geänderte Anzahl von Verbrauchern, Tausch von Verbrauchern durch Verbraucher mit anderen Leistungswerten, Änderung der Aufteilung der Leistungsversorgungsleitung usw. Dokumente WO2011081943 , US2006025902 offenbaren Verfahren zur Verteilung einer elektrischen Leistung über eine Vielzahl von Verbrauchereinheiten eines Schienenfahrzeugs gemäss dem Stand der Technik. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verteilung einer elektrischen Leistung über eine Vielzahl von Verbrauchereinheiten eines Schienenfahrzeugs bereitzustellen, bei welchem der Anpassungsaufwand bei einer Konfigurationsänderung des Schienenfahrzeugs vermindert werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Es kann dadurch erreicht werden, dass dem Leistungsverteilungsprozess eine vorteilhafte Abbildung der gesamten Anordnung der Verbrauchereinheiten im Schienenfahrzeug zugrunde liegt. Bei einer Konfigurationsänderung des Schienenfahrzeugs kann sich der Anpassungsaufwand für den Leistungsverteilungsprozess vorteilhafterweise auf die Anpassung dieser Abbildung beschränken, wobei anderweitige Änderungen von Prozessschritten, die von dieser Abbildung ausgehen, weitestgehend vermieden werden können. Mit der bevorzugten Verwendung von zwei Attributen für diese Abbildung in der Form der Zuordnung einer Verbrauchereinheit zu einem Abschnitt des Schienenfahrzeugs und einer zugewiesenen Verteilungspriorität kann eine einfache Abbildung in Matrixform bereitgestellt werden. Eine Konfigurationsänderung des Schienenfahrzeugs insbesondere hinsichtlich der Anzahl von Abschnitten und der Anzahl von Verbrauchereinheiten unterschiedlicher Typen wird vorteilhafterweise durch eine Erweiterung oder Teilung der Matrix abgebildet, wobei der Konfigurationsänderung eine betrieblich bedingte Änderung oder eine störungsbedingte Änderung zugrunde liegen kann. Außerdem kann eine verbesserte Ausnutzung vorhandener Leistungsreserven erreicht werden.
    Die Verbrauchereinheiten sind insbesondere an eine fahrzeugweit verlegte Leistungsversorgungsleitung, auch "Zugsammelschiene" genannt, angeschlossen, in welche die zumindest eine Leistungsversorgungseinheit Leistung einspeist. Die Leistungsübertragung von der Leistungsversorgungseinheit zu den Verbrauchereinheiten ggf. über die Abschnittsübergänge erfolgt demnach zweckmäßigerweise über die Zugsammelschiene. Unter einer "Verbrauchereinheit" soll insbesondere ein elektrischer Verbraucher oder ein Satz von elektrischen Verbrauchern verstanden werden, die hinsichtlich ihrer Funktion im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet sind.
  • Unter der "Erteilung" einer Leistung soll insbesondere verstanden werden, dass der jeweiligen Verbrauchereinheit eine Leistungskenngröße zugewiesen wird. Diese Leistungskenngröße kann eine Leistung oder eine Kenngröße sein, die eine Leistung vorgibt. Beispielsweise kann eine Leistungskenngröße unter der Form eines elektrischen Stroms zugewiesen werden. Die in einem Erteilungsvorgang erteilte Leistung kann dem Leistungsbedarf, welcher vorzugsweise von der Verbrauchereinheit gemeldet wird, entsprechen oder kleiner sein. Insbesondere kann die erteilte Leistung einer Nullleistung entsprechen, die einem Ausschaltbefehl für eine betriebene Verbrauchereinheit und einer Startsperre für eine sich noch nicht im Betrieb befindende Verbrauchereinheit entspricht.
  • Die erteilte Leistung hängt von der jeweiligen Verteilungspriorität und von einer zur Verfügung stehenden Leistung ab. Diese berücksichtigt insbesondere die gesamte Leistung, die von der zumindest einen Leistungsversorgungseinheit bereit gestellt werden kann, und die Summe der in vorherigen Erteilungsvorgängen erteilten Leistungen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren zur Leistungsverteilung, in welchen eine Leistungsanpassung auf der Basis von vorbestimmten Anwendungsszenarien erfolgt, werden mit dem vorgeschlagenen Verfahren Verbrauchereinheiten insbesondere nur dann eingeschränkt, wenn der gesamte Leistungsbedarf der gleichzeitig betriebenen Verbrauchereinheiten die gesamte Leistungsversorgung übersteigt.
  • Der Prioritätsdurchlauf wird vorzugsweise mehrmals während eines Betriebs der Verbrauchereinheiten ausgeführt. Hierdurch kann eine regelmäßige Anpassung der Leistungsverteilung an einen veränderlichen Leistungsbedarf erfolgen. Wenn Verbrauchereinheiten nicht ständig einen Leistungsbedarf haben oder der Leistungsbedarf einer Verbrauchereinheit nicht konstant ist, kann mit einer mehrmaligen, insbesondere regelmäßigen Ausführung des Prioritätsdurchlaufs eine frei gewordene Leistung schnell und effizient neu verteilt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung wird vorgeschlagen, dass im Erteilungsvorgang die Ermittlung der zu erteilenden Leistung von einer Kenngröße für eine Übergangsleistung an zumindest einem Abschnittsübergang abhängt. Es kann hierdurch bei der Leistungsverteilung die Belastbarkeit der Zugsammelschiene vorteilhaft berücksichtigt werden. Hiermit kann eine Einsparung bei der Auslegung der Zugsammelschiene erreicht werden, da die maximale Belastung der Zugsammelschiene vorteilhaft mit der lokalen Erteilung an die Verbrauchereinheiten geregelt werden kann. Durch diese Regelung können außerdem die Fälle einer Trennung der Zugsammelschiene, z.B. durch Auslösen von Sicherungen, weitestgehend vermieden werden, wobei die Verfügbarkeit des Schienenfahrzeugs erhöht werden kann. Die Kenngröße kann auf der Basis der erteilten Leistungen ermittelt werden und/oder sie kann mittels Sensoren, wie z.B. Stromsensoren, erfasst werden.
  • Die Unterteilung des Schienenfahrzeugs in verschiedenen Abschnitten kann auf verschiedene Arten erfolgen, wobei die Abschnitte durch logische oder physikalische Trennungen begrenzt werden können. Weist das Schienenfahrzeug mehrere Wagen auf, kann ein Abschnitt von einem Wagenteil, einem Satz von mehreren Wagenteilen, mehreren Wagen usw. gebildet sein. Eine vorteilhafte Abbildung hinsichtlich der Zusammenstellung des Schienenfahrzeugs kann jedoch erreicht werden, wenn die Abschnitte jeweils einem unterschiedlichen Wagen entsprechen.
  • Vorzugweise werden bei dem Prioritätsdurchlauf sukzessive Abschnittsdurchläufe mit absteigender Verteilungspriorität ausgeführt. Hierdurch kann der Leistungsbedarf von Verbrauchereinheiten höherer Verteilungsprioritäten einfach und systematisch berücksichtigt werden. Eine Nullleistung wird insbesondere dann Verbrauchereinheiten mit niedriger Verteilungspriorität vergeben, wenn aufgrund vorheriger Leistungserteilungen an Verbrauchereinheiten höherer Verteilungsprioritäten zu wenig oder keine Leistung zur Verfügung steht.
  • Bei einem Prioritätsdurchlauf werden zweckmäßigerweise unterschiedliche Paare von Werten der Prioritätskenngröße und der Abschnittskenngröße abgetastet und vorzugsweise für jedes dieser Paare ein Erteilungsvorgang ausgeführt.
  • Gemäß einem Verteilungsmodus werden bei dem Prioritätsdurchlauf die Erteilungsvorgänge der Abschnittsdurchläufe für die Werte der Abschnittskenngröße ausgeführt, die der Gruppe von Abschnitten zugeordnet sind. Hierdurch kann eine Leistungsverteilung für alle Abschnitte des Schienenfahrzeugs erfolgen. Dieser Modus eignet sich insbesondere für einen normalen Betrieb des Schienenfahrzeugs mit einer fehlerfreien Leistungsversorgung und einer unterbrechungsfreien Leistungsübertragung an den Abschnittsübergängen.
  • In diesem Verteilungsmodus werden bei dem Prioritätsdurchlauf die Abschnittsdurchläufe vorzugsweise für die Werte der Prioritätskenngröße ausgeführt, die der Gruppe von Verteilungsprioritäten zugeordnet sind, wodurch ein systematisches Abtasten aller Paare der Prioritätskenngröße und der Abschnittskenngröße und ein Erteilungsvorgang für alle Verbrauchereinheiten erfolgen.
  • Gemäß einem weiteren Verteilungsmodus ist das Schienenfahrzeug in zumindest zwei Untergruppen von gekoppelten Abschnitten unterteilt und ein Prioritätsdurchlauf wird für zumindest eine der Untergruppen ausgeführt. Hierdurch kann eine vorteilhafte Anpassung der Leistungsverteilung an eine fehlerbedingte und/oder betriebsbedingte Unterteilung des Schienenfahrzeugs erreicht werden.
  • Der Unterteilung des Schienenfahrzeugs kann eine physikalische oder eine logische Trennung zugrunde liegen. Gemäß einem ersten Anwendungsfall verhindert ein Trennmittel eine Leistungsübertragung zwischen den Untergruppen, wobei eine unterschiedliche Leistungsversorgungseinheit für jede der Untergruppen vorgesehen ist und ein Prioritätsdurchlauf für jede Untergruppe ausgeführt wird. Hierdurch kann das Schienenfahrzeug hinsichtlich der Leistungsversorgung in zwei autarken Versorgungsbereichen getrennt werden, die jeweils zumindest von einer unterschiedlichen Leistungsversorgungseinheit versorgt werden. Das Trennmittel kann insbesondere als ein Schaltelement ausgeführt sein, welches an einem Abschnittsübergang angeordnet ist.
  • In einem weiteren Anwendungsfall kann der Unterteilung des Schienenfahrzeugs eine fehlerhafte Leistungsversorgung zugrunde liegen. In diesem Anwendungsfall wird vorgeschlagen, dass Kenngrößen für die Übergangsleistung über Abschnittsübergänge erfasst werden, eine Bedingung für eine kritische Übergangsleistung vorgegeben ist und bei Eintritt der Bedingung an einem Abschnittsübergang folgende Schritte ausgeführt werden:
    • logische Unterteilung des Schienenfahrzeugs in zwei Untergruppen von Abschnitten beidseitig des Abschnittsübergangs,
    • Erfassung einer Kenngröße, die von der den Untergruppen jeweils zugewiesenen Leistung abhängt,
    • in der Untergruppe, welcher die größte Leistung zugewiesen ist, Ausführung eines Prioritätsdurchlaufs, bei welchem sukzessive Abschnittsdurchläufe mit aufsteigender Verteilungspriorität ausgeführt werden und den entsprechenden Verbrauchereinheiten Leistung entzogen wird.
  • Hierbei erfolgt ein Prioritätsdurchlauf vorteilhafterweise für die Werte der Abschnittskenngröße, die den Abschnitten der Untergruppe von Abschnitten entsprechen, in welcher die größte Leistung bezogen wird. Es kann in dieser Untergruppe ein Durchlauf der Verbrauchereinheiten beginnend mit den niedrigsten Verteilungsprioritäten erfolgen, bei dem den Verbrauchereinheiten insbesondere eine Nullleistung erteilt wird. Nach jedem Erteilungsvorgang bzw. Leistungsentzug wird vorzugsweise zumindest die Kenngröße für die Übergangsleistung am Abschnittsübergang, an welchem die Bedingung eingetreten ist, erfasst, wobei der Prioritätsdurchlauf zweckmäßigerweise gestoppt wird, wenn die Übergangsleistung unterhalb des kritischen Werts reduziert wird. Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich insbesondere für ein Schienenfahrzeug, in welchem die Gruppe von Abschnitten durch mehrere Leistungsversorgungseinheiten versorgt wird. Bei dem Ausfall einer Leistungsversorgungseinheit bzw. einer Verminderung der von dieser bereitgestellten Leistung können erhöhte Leistungsübertragungen an Abschnittsübergängen eintreten. Durch das vorgeschlagene Verfahren kann eine dauerhafte, lokale Überlastung der Zugsammelschiene an einem Abschnittsübergang vorteilhaft vermieden werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Schienenfahrzeug mit einer Gruppe von Abschnitten, mit zumindest einer Leistungsversorgungseinheit, die zur Versorgung der Gruppe vorgesehen ist, wobei die Abschnitte paarweise durch einen Abschnittsübergang miteinander verbunden sind, über welchen eine Leistungsübertragung herstellbar ist, mit Verbrauchereinheiten, die jeweils einem der Abschnitte zugeordnet sind, und mit einer Steuereinheit, welche mit der Leistungsversorgungseinheit und den Verbrauchereinheiten verbunden ist und zur Ausführung des Verfahrens gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungen vorgesehen ist. Bezüglich der vorteilhaften Wirkungen dieser Merkmalkombination wird - um unnötige Wiederholungen zu vermeiden - auf die obigen Ausführungen bezüglich des Verfahrens verwiesen.
  • Es werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    ein Schienenfahrzeug mit Verbrauchereinheiten, die mittels einer Zugsammelschiene versorgt werden,
    Figur 2:
    eine zur Leistungsverteilung vorgesehene Abbildung der Verbrauchereinheiten in Matrixform gemäß einer Zugehörigkeit zu einem Abschnitt des Schienenfahrzeugs und einer Verteilungspriorität,
    Figur 3:
    das Schienenfahrzeug aus Figur 1 bei einem Ausfall einer Leistungsversorgungseinheit,
    Figur 4:
    die Abbildung aus Figur 2 im Anwendungsfall der Figur 3 und
    Figur 5:
    die Abbildung aus Figur 2 bei getrennter Zugsammelschiene.
  • Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 10 in einer schematischen Seitenansicht. Dieses weist eine Vielzahl von miteinander gekoppelten Wagen auf. Das Schienenfahrzeug 10 ist im betrachteten Ausführungsbeispiel als Triebzug für den Transport von Passagieren ausgebildet, bei welchem Antriebselemente in zumindest einem der Wagen angeordnet sind. Alternativ kann das Schienenfahrzeug 10 als ein lokbespannter Zug ausgebildet sein.
  • Jeder Wagen wird als Abschnitt 12.1 bis 12.7 des Schienenfahrzeugs 10 bezeichnet, wobei ein Abschnitt 12 von einem Wagen gebildet ist. Es sind weitere Unterteilungen des Schienenfahrzeugs 10 in einer Gruppe von Abschnitten 12 denkbar, bei welchen ein Abschnitt von mehreren Wagen, von einer Wagenhälfte oder einem Paar von Wagenhälften unterschiedlicher Wagen gebildet ist.
  • Das Schienenfahrzeug 10 weist eine elektrische Ausrüstung mit einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchereinheiten 14.1 bis 14.8 auf, die im Schienenfahrzeug 10 verteilt sind. Die Verbrauchereinheiten 14 sind der Übersichtlichkeit halber im unteren Teil der Figur 1 unter dem jeweiligen Abschnitt 12, in welchem sie angeordnet sind, dargestellt. Die Verbrauchereinheiten 14.1, 14.2 usw. unterscheiden sich insbesondere durch ihre Funktion bzw. durch ihren Typ voneinander. Zur Versorgung der Verbrauchereinheiten 14 mit elektrischer Leistung ist das Schienenfahrzeug 10 mit Leistungsversorgungseinheiten 16 versehen, die ebenfalls im Schienenfahrzeug 10 verteilt sind. Die Leistungsversorgungseinheiten 16 sind in der betrachteten Ausführung jeweils in einem unterschiedlichen Abschnitt 12 bzw. Wagen angeordnet. Bei der oben genannten Ausführungsvariante des Schienenfahrzeugs 10 als lokbespannter Zug kann die zumindest eine für die Versorgung des Schienenfahrzeugs 10 notwendige Leistungsversorgungseinheit 16 in der Lokomotive angeordnet sein.
  • In der betrachteten Ausführung sind die Verbrauchereinheiten 14 sogenannte Hilfsbetriebe des Schienenfahrzeugs 10, die insbesondere in der folgenden Gruppe von elektrischen Verbrauchern gewählt sind: Luftkompressor (14.3), Batterieladegerät (14.4), Klimaanlage in einem Heiz-, Lüftungs- oder Kühlmodus (14.7, 14.5 bzw. 14.8), Transformator- und/oder Stromrichterlüfter mit niedriger oder hoher Stufe (14.2 bzw. 14.6) oder Transformator- und/oder Stromrichterlüfterpumpe (14.1) .
  • Die Leistungsversorgungseinheiten 16 sind insbesondere als Hilfsbetriebeumrichter ausgebildet, die einen Drehstrom erzeugen, welcher über eine Zugsammelschiene 18 über das gesamte Schienenfahrzeug 10 verteilt wird, wie im mittleren Teil der Figur 1 schematisch dargestellt. Es wird mit der Zugsammelschiene 18 eine fahrzeugweite Leistungsversorgungsleitung bereitgestellt, indem die Abschnitte 12 paarweise durch einen Abschnittsübergang 20 miteinander verbunden sind, über welchen eine Leistungsübertragung zwischen zwei benachbarten Abschnitten 12 herstellbar ist. Die Leistungsübertragung zwischen zwei gekoppelten Abschnitten 12 kann durch ein Trennmittel 22, z.B. in der Form einer Schütze, unterbrochen werden. Die Leistungsversorgungseinheiten 16 sind an unterschiedlichen Leistungseinspeisungspunkten 19, die im Schienenfahrzeug 10 bzw. entlang der Zugsammelschiene 18 verteilt angeordnet sind, zur Einspeisung einer elektrischen Leistung in die Zugsammelschiene 18 an diese angeschlossen. Eine Kenngröße für die in die Zugsammelschiene 18, von der Leistungsversorgungseinheiten 16 eingespeiste Leistung stellt ein Einspeisestrom IE an den Einspeisepunkten 19 dar. Außerdem ist eine weitere Kenngröße IÜ für eine Übergangsleistung, die zwischen den Abschnitten 12 an den Abschnittsübergängen 20 übertragen wird, dargestellt. Die Kenngröße IÜ entspricht einem Übergangsstrom. Des Weiteren ist eine Kenngröße IA für die von den Verbrauchereinheiten 14 eines bestimmten Abschnitts 12 bezogene Leistung gezeigt. Diese Kenngröße IA entspricht ebenfalls einem elektrischen Strom.
  • Jede Verbrauchereinheit 14 kann durch verschiedene Attribute gekennzeichnet werden. Ein erstes Attribut für eine Verbrauchereinheit 14 ist von der Zuordnung, insbesondere der Zugehörigkeit dieser Verbrauchereinheit 14 zu einem Abschnitt 12 gebildet. Für verschiedene Arten von Verbrauchern wird ein zweites Attribut definiert, welches von der Priorität abhängt, mit welcher den Verbrauchern der jeweiligen Art Leistung zuzuweisen ist, und einer Verteilungspriorität entspricht. Es ist eine Gruppe von Verteilungsprioritäten gemäß den verschiedenen Verbrauchertypen definiert, wobei den Verbrauchereinheiten 14 jeweils eine Verteilungspriorität zugewiesen ist.
  • Jeder Verbrauchereinheit 14 kann demnach in Bezug auf diese Attribute ein Paar von Kenngrößen zugeordnet werden, wobei eine matrizielle Darstellung der Anordnung von Verbrauchereinheiten 14 möglich ist.
  • Diese matrizielle Darstellung ist in Figur 2 gezeigt. Wie in dieser Figur dargestellt sind die Verbrauchereinheiten 14 des Schienenfahrzeugs 10 - mittels einer Abschnittskenngröße A - als einem Abschnitt 12 zugeordnet und - mittels einer Prioritätskenngröße P - als einer bestimmten Verteilungspriorität zugewiesen gekennzeichnet. In dieser Matrix entspricht eine Zeile einem Wert der Prioritätskenngröße P und eine Spalte entspricht einem Wert der Abschnittskenngröße A. Ein Matrixelement entspricht demnach einer bestimmten Verbrauchereinheit 14 oder es ist ein leeres Element. Die Werte der Prioritätskenngröße P sind Zahlen, wobei die Verteilungspriorität mit zunehmenden Werten der Prioritätskenngröße P absteigt. Der Wert "1" entspricht demnach der größten Verteilungspriorität und - bei einer Gruppe von Verteilungsprioritäten mit n Prioritätsklassen - der Wert "n" entspricht der kleinsten Priorität. Die Werte der Abschnittskenngröße A sind Zahlen, die jeweils der Position des Abschnitts 12 im Schienenfahrzeug 10 entsprechen.
  • Oberhalb der Matrix ist schematisch der jeweilige Status der Trennmittel 22 an den Abschnittsübergängen 20 dargestellt. Im betrachten Beispiel sind alle Trennmittel 22 in einer leitenden Stellung, sodass die Zugsammelschiene 18 fahrzeugweit nicht unterbrochen ist.
  • Die Verteilung von elektrischer Leistung über den Satz von Verbrauchereinheiten 12 des Schienenfahrzeugs 10 wird im Folgenden beschrieben.
  • In einem ersten Schritt wird eine für die gesamte Gruppe von Abschnitten 12 verfügbare Leistung ermittelt. Beispielsweise kann diese Leistung der Summe der durch die Leistungsversorgungseinheiten 16 zur Verfügung stehenden Leistungen entsprechen.
  • Die Leistungsverteilung entspricht einer Folge von Erteilungsvorgängen, die jeweils auf eine unterschiedliche Verbrauchereinheit 14 bezogen sind. Dabei erfolgen Erteilungsvorgänge für unterschiedliche Paare der Abschnittskenngröße A und Prioritätskenngröße P bzw. für unterschiedliche Matrixelemente. In den Erteilungsvorgängen wird jeweils zumindest eine Leistung ermittelt, die der jeweiligen Verbrauchereinheit 14 zu erteilen ist, und zwar auf der Basis eines von der Verbrauchereinheit 14 gemeldeten Leistungsbedarfs, einer zur Verfügung stehenden Leistung und der zugewiesenen Verteilungspriorität. Die zur Verfügung stehende Leistung, die die Grundlage für einen Erteilungsvorgang ist, kann sich aus der gesamten Leistung ergeben, von welcher die Summe der in vorherigen Erteilungsvorgängen erteilten Leistungen abgezogen wird. Nach Abschluss eines Erteilungsvorgangs wird die für die weiteren Erteilungsvorgänge noch zur Verfügung stehende Leistung aktualisiert. Die im Erteilungsvorgang ermittelte, der jeweiligen Verbrauchereinheit 14 zu erteilende Leistung kann abhängig von den oben genannten Faktoren dem von der Verbrauchereinheit 14 gemeldeten Leistungsbedarf oder einer kleineren Leistung, wie insbesondere einer Nullleistung, entsprechen.
  • Für die Leistungserteilung der Verbrauchereinheiten 14 werden die Verbrauchereinheiten 14 beginnend mit der höchsten Verteilungspriorität behandelt. Es erfolgt ein Prioritätsdurchlauf der Matrix gemäß Figur 2, in welchem diese zeilenweise durchgelaufen wird. Dies wird mittels gestrichener Pfeile dargestellt. Es werden hierbei sukzessive Zeilendurchläufe gemäß absteigenden Verteilungsprioritäten bzw. steigenden Werten der Prioritätskenngröße P ausgeführt. Ein Zeilendurchlauf, in welchem - für einen gegebenen Wert der Prioritätskenngröße P - die Spalten der Matrix durchgelaufen werden, entspricht einem Abschnittsdurchlauf, in welchem - für diesen gegebenen Wert der Prioritätskenngröße P - ein Erteilungsvorgang sukzessiv für alle Werte der Abschnittskenngröße A, die den Abschnitten 12 der Gruppe von Abschnitten 12 entsprechen, ausgeführt wird. Besteht, für ein gegebenes Paar der Abschnittskenngröße A und der Prioritätskenngröße P keine Verbrauchereinheit 14 mit diesen Attributen entspricht der Erteilungsvorgang lediglich der Erteilung einer Nullleistung oder einer bloßen Inkrementierung der Abschnittskenngröße A und ggf. der Prioritätskenngröße P.
  • Der Prioritätsdurchlauf kann unterbrochen werden, wenn weitere Leistungserteilungen aufgrund der übrigen, zur Verfügung stehenden Leistung nicht möglich sind. In diesem Fall erfolgt der Prioritätsdurchlauf für eine Untergruppe von Verteilungsprioritäten.
  • Es ist jedoch vorteilhaft, dass der Prioritätsablauf fortgeführt wird, auch wenn die zur Verfügung stehende Leistung keiner weiteren Erteilung einer positiven Leistung bei Erteilungsvorgängen erlaubt. Dieser Fall kann z.B. eintreten, wenn eine oder mehrere Verbrauchereinheiten 14 mit hoher Verteilungspriorität einen hohen Leistungsbedarf melden, diesen Verbrauchereinheiten 14 eine entsprechende Leistung erteilt wird und die nach diesen Leistungserteilungen zur Verfügung stehende Leistung für die weitere Erteilung einer positiven Leistung für Verbrauchereinheiten 14 mit niedrigeren Verteilungsprioritäten nicht ausreicht. In diesem Fall wird diesen Verbrauchereinheiten 14 mit niedrigeren Verteilungsprioritäten eine "Nullleistung" erteilt, was - für bereits betriebene Verbrauchereinheiten 14 - einem Ausschaltbefehl oder - für sich im ausgeschalteten Zustand befindenden Verbrauchereinheiten 14 - einer Schaltsperre entspricht.
  • Melden mehrere Verbrauchereinheiten 14 einen hohen Anlaufsleistungsbedarf, kann in wiederholten Prioritätsdurchläufen abhängig vom jeweiligen Anlaufsleistungsbedarf und von einer verfügbaren Leistung jeweils nur einer Verbrauchereinheit 14 mit hoher Anlaufleistung eine Schaltfreigabe gegeben bzw. eine positive Leistung erteilt werden. Melden mehrere Verbrauchereinheiten 14 mit gleicher Verteilungspriorität einen Anlaufsleistungsbedarf, wird hierbei - pro Prioritätsdurchlauf - jeweils einer Verbrauchereinheit 14 mit hoher Anlaufleistung eine Schaltfreigabe erteilt.
  • Mit wiederholten Prioritätsabläufen kann bei Bedarf die gesamte zur Verfügung stehende Leistung vorteilhaft über die Verbrauchereinheiten 14 gemäß ihrer jeweiligen Verteilungspriorität neu verteilt werden.
  • Ein Erteilungsvorgang für eine Verbrauchereinheit 14 erfolgt wie oben beschrieben auf der Basis eines von der Verbrauchereinheit 14 gemeldeten Leistungsbedarfs, einer für die Erteilung zur Verfügung stehenden Leistung und der Verteilungspriorität. Zusätzlich kann die Ermittlung der zu erteilenden Leistung auf der Basis der Kenngröße IÜ für eine Übergangsleistung an zumindest einem Abschnittsübergang 20 erfolgen (siehe auch Figur 1). Auf der Basis der für die Verbrauchereinheiten 14 erteilten Leistungen, der Anordnung der Einspeisungspunkte 19 der Leistungsversorgungseinheiten 16 und der von diesen zur Verfügung gestellten Leistung kann an den Abschnittsübergängen 20, an welchen das jeweilige Trennmittel 22 eine Leistungsübertragung zwischen benachbarten Abschnitten 12 zulässt, die Kenngröße IÜ für diese Übergangsleistung ermittelt werden. In einem Erteilungsvorgang einer Verbrauchereinheit 14 stellt eine maximale, nicht zu überschreitende Übergangsleistung an den Abschnittsübergängen 20 eine weitere Randbedingung dar. Durch die Leistungserteilung an eine Verbrauchereinheit 14 darf kein Abschnittsübergang 20 überlastet werden. Die Kenngrößen IÜ werden insbesondere nach Abschluss von jedem Erteilungsvorgang aktualisiert.
  • Im anhand der Figuren 1 und 2 betrachteten Beispiel befinden sich alle Trennmittel 22 in leitender Stellung, wodurch die Zugsammelschiene 18 fahrzeugweit nicht unterbrochen ist. Es erfolgt bei einem Prioritätsdurchlauf ein Erteilungsvorgang für die Werte der Abschnittskenngröße A, die der gesamten Gruppe von Abschnitten 12.1 bis 12.7 zugeordnet sind. Da ein Abschnittsdurchlauf für die Werte der Prioritätskenngröße P erfolgt, welche der gesamten Gruppe von Verteilungsprioritäten zugeordnet sind, wird im Prioritätsdurchlauf ein Erteilungsvorgang für jede Verbrauchereinheit 14 der gezeigten Matrix durchgeführt.
  • In diesem Beispiel wurde ferner davon ausgegangen, dass alle Leistungsversorgungseinheiten 16 einwandfrei funktionsfähig sind.
  • Figur 3 zeigt das Schienenfahrzeug 10 aus Figur 1 bei einem Ausfall einer der Leistungsversorgungseinheiten 16, insbesondere der im Abschnitt 12.2 angeordneten Leistungsversorgungseinheit 16. Durch den Ausfall entsteht eine Überschreitung der maximal zulässigen Übergangsleistung an zumindest einem der Abschnittsübergänge 20. Beispielsweise wird angenommen, dass ein erhöhter Strom mit dem Wert IÜ = 100 A am Abschnittsübergang 20 zwischen den Abschnitten 12.4 und 12.5 entsteht.
  • Die Erfassung des Überschreitens der maximal zulässigen Übergangsleistung löst folgende Schritte aus. Es wird zunächst das Vorzeichen des Übergangsstroms bzw. der Kenngröße IÜ an diesem Abschnittsübergang 20 erfasst. Dadurch kann ermittelt werden - bezogen auf die Längsrichtung des Schienenfahrzeugs 10 - auf welcher Seite des Abschnittsübergangs 20 der größte Leistungsbezug besteht bzw. eine Verringerung von Leistungen durchgeführt werden muss, damit die Kenngröße IÜ auf einen zulässigen wert reduziert wird.
  • Das Schienenfahrzeug 10 wird hierbei virtuell in zwei Untergruppen 24.A und 24.B von Abschnitten 12.1 bis 12.4 einerseits und 12.5 bis 12.7 andererseits unterteilt, wobei die Untergruppen 24.A und 24.B beidseitig des Abschnittsübergangs 20 mit überschrittenem Übergangsstrom angeordnet sind. Dies ist in Figur 4 dargestellt, welche der matriziellen Darstellung aus Figur 2 entspricht.
  • Es erfolgt ein Leistungsentzug in der Untergruppe 24.A, in welcher gemäß dem erfassten Vorzeichen der Kenngröße IÜ der größte Leistungsbezug besteht. Hierzu wird ein Prioritätsdurchlauf nur in der Untergruppe 24.A durchgeführt, wobei sukzessive Abschnittsabläufe mit aufsteigender Verteilungspriorität durchgeführt werden. Dies ist mittels Pfeilen schematisch dargestellt. In diesen Abschnittsabläufen werden nur die Werte der Abschnittskenngröße A abgetastet, die der Untergruppe 24.A von Abschnitten 12.1 bis 12.4 zugeordnet sind. Es erfolgt demnach kein Erteilungsvorgang für die Abschnitte 12.5 bis 12.7 der zweiten Untergruppe 24.B. Im Prioritätsdurchlauf wird mit der niedrigsten Verteilungspriorität bzw. der größten Prioritätskenngröße P begonnen. In den Erteilungsvorgängen wird grundsätzlich eine Nullleistung erteilt, was einem Ausschalten bzw. einer Startsperre der jeweiligen Verbrauchereinheiten 14 entspricht. Die Kenngrößen IÜ werden nach jedem Erteilungsvorgang erneut berechnet oder mittels Sensoren neu erfasst. Der Prioritätsdurchlauf in der Untergruppe 24.A wird unterbrochen, wenn die maximal zulässige Übergangsleistung an den Abschnittsübergängen 20 unterschritten ist.
  • Im anhand der Figuren 3 und 4 erläuterten Beispiel erfolgte eine logische Unterteilung der gesamten Gruppe von Abschnitten 12.1 bis 12.7 in zwei Untergruppen 24.A und 24.B, die einer logischen Unterteilung entspricht und nach Herstellung von zulässigen Übergangsleistungen an den Abschnittsübergängen 20 behoben wird.
  • Figur 5 zeigt einen weiteren Anwendungsfall, in welchem eine Unterteilung der Gruppe von Abschnitten 12.1 bis 12.7 physikalisch erfolgt. Diese Unterteilung erfolgt durch ein Trennmittel 22, welches die Zugsammelschiene 18 an einer Stelle unterbricht, wodurch eine aufgeteilte Zugsammelschiene 18 entsteht. Beispielsweise wird die Zugsammelschiene 18 am Abschnittsübergang 20 zwischen den Abschnitten 12.4 und 12.5 unterbrochen, wodurch zwei voneinander getrennte Untergruppen 25.A und 25.B von Abschnitten 12.1 bis 12.4 bzw. 12.5 bis 12.7 gebildet werden. Die physikalische Trennung soll derart erfolgen, dass für jede Untergruppe 25.A und 25.B eine Leistungseinspeisung durch zumindest eine Leistungsversorgungseinheit 16 erfolgen kann.
  • Bezüglich der Leistungsverteilung wird in jeder Untergruppe 25.A, 25.B wie für die gesamte Gruppe von Abschnitten 12.1 bis 12.7 oben erläutert vorgegangen. Jede Untergruppe wird bezüglich der Leistungsversorgung wie eine autarke Einheit betrachtet, in welcher jeweils Prioritätsdurchläufe ausgeführt werden. Bei einem Prioritätsdurchlauf in einer Untergruppe erfolgen die Abschnittsdurchläufe nur für die Werte der Abschnittskenngröße A, die der jeweiligen Untergruppe zugeordnet sind.
  • Das Schienenfahrzeug 10 weist in zumindest einem der Abschnitte 12 bzw. einem der Wagen eine Steuereinheit 26 auf, die mit den Leistungsversorgungseinheiten 16 sowie den Verbrauchereinheiten 14 in Wirkverbindung steht und zur Ausführung der Verteilung der elektrischen Leistung gemäß dem oben beschriebenen Verfahren vorgesehen ist. Außerdem können an den Abschnittsübergänge Sensoreinheiten angeordnet sein, die zur Erfassung der Kenngröße IÜ dienen. Wird diese Kenngröße bei den Erteilungsvorgängen berücksichtigt, steht die Steuereinheit 26 ebenfalls in Wirkverbindung mit den Sensoreinheiten.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Verteilung einer elektrischen Leistung über eine Vielzahl von Verbrauchereinheiten (14.1 - 14.8) eines Schienenfahrzeugs (10), bei welchem
    - das Schienenfahrzeug (10) in eine Gruppe von Abschnitten (12.1 - 12.7) unterteilt ist, wobei zumindest eine Leistungsversorgungseinheit (16) für die Gruppe vorgesehen ist und die Abschnitte (12.1 - 12.7) paarweise durch einen Abschnittsübergang (20) miteinander verbunden sind, über welchen eine Leistungsübertragung herstellbar ist,
    - eine Gruppe von Verteilungsprioritäten definiert ist und den Verbrauchereinheiten (14.1 - 14.8) jeweils eine Verteilungspriorität zugewiesen ist,
    - die Verbrauchereinheiten (14.1 - 14.8) mittels einer Abschnittskenngröße (A) als einem Abschnitt (12.1 - 12.7) zugeordnet und mittels einer Prioritätskenngröße (P) einer Verteilungspriorität zugewiesen gekennzeichnet sind,
    - in einem Erteilungsvorgang eine für eine Verbrauchereinheit (14.1 - 14.8) zu erteilende Leistung in Abhängigkeit eines Leistungsbedarfs, einer zur Verfügung stehenden Leistung und der zugewiesenen Verteilungspriorität ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    - in einem Abschnittsdurchlauf Erteilungsvorgänge für die Werte der Abschnittskenngröße (A), die zumindest einer Untergruppe der Gruppe von Abschnitten zugeordnet sind, ausgeführt werden, und
    - in einem Prioritätsdurchlauf für die Werte der Prioritätskenngröße (P), die zumindest einer Untergruppe der Gruppe von Verteilungsprioritäten zugeordnet sind, sukzessive ein Abschnittsdurchlauf ausgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Prioritätsdurchlauf mehrmals während eines Betriebs der Verbrauchereinheiten (14.1 - 14.8) ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Erteilungsvorgang die Ermittlung der zu erteilenden Leistung von einer Kenngröße (IÜ) für eine Übergangsleistung an zumindest einem Abschnittsübergang (20) abhängt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Schienenfahrzeug (10) mehrere Wagen aufweist, wobei die Abschnitte (12.1 - 12.7) jeweils einem unterschiedlichen Wagen entsprechen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei dem Prioritätsdurchlauf sukzessive Abschnittsdurchläufe mit absteigender Verteilungspriorität ausgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei dem Prioritätsdurchlauf die Erteilungsvorgänge der Abschnittsdurchläufe für die Werte der Abschnittskenngröße (A) ausgeführt werden, die der Gruppe von Abschnitten (12.1 - 12.7) zugeordnet sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei dem Prioritätsdurchlauf die Abschnittsdurchläufe für die Werte der Prioritätskenngröße (P) ausgeführt werden, die der Gruppe von Verteilungsprioritäten zugeordnet sind.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Schienenfahrzeug (10) in zumindest zwei Untergruppen (24.A, 24.B; 25.A, 25.B) von gekoppelten Abschnitten (12) unterteilt ist und ein Prioritätsdurchlauf für zumindest eine der Untergruppen (24.A; 25.A, 25.B) ausgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Trennmittel (22) eine Leistungsübertragung zwischen den Untergruppen (25.A, 25.B) verhindert, eine unterschiedliche Leistungsversorgungseinheit (16) für jede der Untergruppen (25.A, 25.B) vorgesehen ist und ein Prioritätsdurchlauf für jede Untergruppe (25.A, 25.B) ausgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Kenngrößen (IÜ) für die Übergangsleistung über Abschnittsübergänge (20) erfasst werden, eine Bedingung für eine kritische Übergangsleistung vorgegeben ist und bei Eintritt der Bedingung an einem Abschnittsübergang (20) folgende Schritte ausgeführt werden:
    - logische Unterteilung des Schienenfahrzeugs (10) in zwei Untergruppen (24.A, 24.B) von Abschnitten (12) beidseitig des Abschnittsübergangs (20),
    - Erfassung einer Kenngröße (IÜ), die von der den Untergruppen (24.A, 24.B) jeweils zugewiesenen Leistung abhängt,
    - in der Untergruppe (24.A), welcher die größte Leistung zugewiesen ist, Ausführung eines Prioritätsdurchlaufs, bei welchem sukzessive Abschnittsdurchläufe mit aufsteigender Verteilungspriorität ausgeführt werden und den entsprechenden Verbrauchereinheiten (14) Leistung entzogen wird.
  11. Schienenfahrzeug mit einer Gruppe von Abschnitten (12.1 - 12.7), mit zumindest einer Leistungsversorgungseinheit (16), die zur Versorgung der Gruppe vorgesehen ist, wobei die Abschnitte (12.1 - 12.7) paarweise durch einen Abschnittsübergang (20) miteinander verbunden sind, über welchen eine Leistungsübertragung herstellbar ist, mit Verbrauchereinheiten (14.1 - 14.8), die jeweils einem der Abschnitte (12.1 - 12.7) zugeordnet sind, und mit einer Steuereinheit (26), welche mit der Leistungsversorgungseinheit (16) und den Verbrauchereinheiten (14.1 - 14.8) verbunden ist und dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist.
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